金屬2M或1T′相過渡金屬硫族化合物（TMD）因其獨特的物理化學特性（如超導性、光學非線性和高電化學活性）引起了越來越多的興趣。然而，這些TMD是亞穩態的，傾向于轉變為熱力學穩定的2H相。
近日，西北工業大學黃維院士團隊的官操教授和劉向曄副教授課題組，通過對2M WS2相變的系統研究和理論模擬，證明了超薄2M WS2的本征熱穩定性明顯高于塊狀WS2。超薄2M TMD具有較高的本質相穩定性，這一成果可以減輕研究者對相變的擔憂，激發其在各個領域的實際應用。
研究發現隨著WS2的厚度從塊體減小到雙層，空氣中2M到2H的相變溫度從120°C增加到210°C。單層1T′WS2在被氧化之前可以在空氣中承受高達350°C的溫度，在轉化為1H相之前在氬氣氣氛中可以承受高達450°C的溫度。較薄的2M WS2的更高穩定性歸因于層內鍵的加強、熱導率的增強和逐層相變過程中每層平均勢壘較高。
該研究工作以“High Intrinsic Phase Stability of Ultrathin 2M WS2”為題，以西北工業大學為第一完成單位和通訊單位，發表在最新的國際頂級期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。
圖1. Si/SiO2基底上 2M WS2的厚度相關相穩定性
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45676-3
（文/圖：張平婷；審核：王學文）
